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Gravitational Lensing
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Lensing by a Black Hole. This is an animated simulation of a phenomenon known as "Gravitational Lensing" and as caused by a Schwarzschild-type Black Hole moving in front of a background Galaxy. A secondary image of the Galaxy can be seen within the so-called "Einstein's Ring" of the Black Hole, on the opposite direction of the one of the Galaxy. The secondary image grows (still remaining within the Einstein's Ring) as the primary image approaches the Black Hole. The surface brightness of the two images remain constant, but their angular size varies, hence producing an amplification of the Galaxy Luminosity as seen from a distant observer. The maximum amplification occurs when the background Galaxy (or, like in the present case, a bright part of it) is exactly behind the Black Hole.
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per parlare un pochino di Buchi Neri, occorre premettere quella che è la visione attuale di questi "Oggetti" (non a caso, da molti, definiti come "Anomalie". Premetto che quella che leggerete qui di seguito è una visione "informata" della fenomenologia dei Buchi Neri, ma non esistono - almeno che io sappia - certezze assolute che li riguardano: né per quanto attiene la loro Origine (o Formazione), né per quanto riguarda la loro Meccanica e né, infine, per quanto riguarda la loro "Funzione" in questo Universo.
In altre parole: le nostre considerazioni sui Black Holes, sono - al massimo - delle speculazioni informate, razionali e, magari, anche ragionevoli. Ma la realtà è che, per capire esattamente cos'è e come funziona un Buco Nero, bisognerebbe non dico "andarci dentro", ma almeno occorrerebbe avvicinarvisi...Comunque sia, partiamo dalla Formazione del Buco Nero.
Si ritiene - dato accettato dalla quasi totalità della Comunità Scientifica - che, all'interno di una Stella, una volta che essa sia giunta in vista del termine del proprio Ciclo Vitale (e cioè dopo che essa ha consumato, mediante un processo di Fusione Nucleare) il 90% dell'Idrogeno disponibile, trasformandolo in Elio (4H ---> 1 He), nel Nucleo della Stella medesima le reazioni nucleari si arrestano. La Forza (di Attrazione) Gravitazionale (ossìa una Forza che opera, in termini "visivi", dai margini della Stella, e si muove verso il suo interno) la quale, precedentemente, si trovava in un regime di sostanziale equilibrio con la Pressione generata dalle Reazioni di Fusione Nucleare (Pressione che, al contrario della Forza Gravitazionale, opera dal centro della Stella e spinge verso l' esterno), prevale e va a comprimere la Massa (Residuale) del Corpo Celeste di riferimento verso il suo centro. In altre parole: concorre all'"Addensamento" della Stella.
Quando la Densità della Stella diventa sufficientemente elevata, allora si può innescare la Fusione Nucleare dell'Elio, in seguito alla quale si avvia la produzione, i.a., di Litio, Azoto ed altri Elementi, sino ad arrivare all'Ossigeno e al Silicio. Durante questa fase vitale, la Stella si espande, talora attraversando anche fasi transitorie di violenta (repentina) contrazione, durante le quali espelle parte della propria Massa (ossìa della Materia che la compone).
Le Stelle più piccole, a nostro parere, una volte giunte ad un certo punto (Punto Critico) di questa catena di reazioni, perdono la capacità di porre in essere qualsiasi ulteriore tipo di Fusione Nucleare e quindi - letteralmente - si spengono, raffreddandosi e contraendosi lentamente.
Una volta "spente", queste Stelle "piccole" possono attraversare lo stadio di "Nana Bianca" e quindi, nelle ere, raffreddarsi definitivamente sino a diventare, si suppone, una sorta di pianeta. Nello stadio di Nane Bianche, la Forza Gravitazionale Residua della Stella viene bilanciata dalla cosiddetta Pressione di Degenerazione (di cui non è il caso di parlare in questa sede ed in questo momento).
Se invece il nucleo della Stella supera (e cioè è Maggiore, più Grande) di una Massa (detta "Critica", e fatta pari a 1,4 volte la Massa del nostro Sole), le Reazioni Nucleari di Fusione NON SI FERMANO e possono arrivare Sino alla cosiddetta "Sintesi del Ferro".
La Reazione Nucleare che sintetizza il Ferro e che è teoricamente finalizzata alla formazione di Elementi più pesanti, tuttavia, è Reazione Endotermica (e cioè richiede energia anziché emetterne). Ma la nostra Stella, ahinoi, di energia sufficiente a sostenere questo tipo di Reazione Finale, non ne ha più (per quanto grande essa potesse essere). Ne consegue che la Reazione Nucleare di Sintesi del Ferro si avvia (magari anche per un solo nanosecondo), consuma tutta l'energia residua e quindi si ferma. Il Nucleo della Stella, per paradossale che possa sembrare, diviene una massa inerte di Ferro e quindi, non presentando più (rectius: non potendo più avviare o mantenere) Reazioni Nucleari (che creano una Pressione opposta a quella Gravitazionale), collassa (con ciò intendendosi il fatto che la Forza Gravitazionale propria della Stella - e che è tanto maggiore, quanto più grande è la Massa Residuale della Stella medesima - non trova più alcuna Forza capace di contrastarla).
A questo punto la stella subisce una nuova (DEFINITIVA) repentina e fortissima contrazione, la quale porta (fate attenzione Amici: questa è PURA FISICA TEORICA! Non è detto che le cose funzionino ESATTAMENTE così!) a diretto contatto i Nuclei degli Atomi che formano gli Elementi residuali (praticamente li ammassa, schiacciandoli). Questo fenomeno (che è una applicazione pratica della dianzi citata "Pressione di Degenerazione") arresta bruscamente il processo di contrazione della Stella, ma può provocarne l'esplosione.
In questo caso, se l'esplosione avviene, avremo una Supernova.
Durante l'esplosione, la Stella morente espelle gran parte della propria massa, la quale andrà a disperdersi nello Spazio. Quel che rimane, invece, è un Nucleo estremamente denso e massiccio il quale, ammesso che abbia una Massa piccola abbastanza da permettere alla Pressione di Degenerazione (o "Schiacciamento dei Nuclei Atomici") di contrastare la Forza di Attrazione Gravitazionale, consentirà al sistema di trovare un nuovo equilibrio, attraverso la formazione di una cosiddetta "Stella a Neutroni".
Ma se la Massa Residuale (post esplosione) fosse maggiore di almeno tre Masse Solari, allora non vi sarà più nulla in grado di poter contrastare l'"Implosione" della Forza Gravitazionale del Corpo celeste, ormai lanciata, in maniera inarrestabile, contro un "avversario" che non esiste più.
Inoltre, ed in accordo alla teoria della Relatività Generale, si suppone che la Pressione Residuale interna alla Stella - la quale non viene più esercitata verso l'esterno ed in modo da contrastare l'Energia del Campo Gravitazionale - diventerebbe essa stessa una Sorgente della Forza di Gravità medesima, rendendo così fattuale (almeno a livello teorico) il Paradosso riassumibile nel concetto di "Collasso Gravitazionale Infinito".
A questo punto la Densità della Stella, ormai diventata - letteralmente - un "Buco Nero", raggiunge valori tali da creare, intorno a sè, un Campo Gravitazionale talmente intenso da non permettere più a nulla di sfuggirgli: neppure la Luce.
A causa delle loro caratteristiche i Buchi Neri non possono essere "visti" direttamente (discutibile), ma la loro presenza può essere ipotizzata a causa degli effetti di Attrazione Gravitazionale che esercitano nei confronti della materia ad essi vicina e della loro capacità di attuare una Distorsione della Radiazione Luminosa in transito nei loro paraggi, o "in caduta" su di essi, o in transito dietro ad essi - guardate il GIF-Movie per quest'ultima situazione.
La caratteristica fondamentale dei Buchi Neri è che il loro Campo Gravitazionale divide idealmente lo Spazio-Tempo in parti FISICAMENTE separate fra di loro da una Linea Ideale (in realtà, si parla di Luogo Matematico, al quale comunque DEVE corrispondere un Luogo Fisico) che si chiama "Orizzonte dell'Evento" (Event Horizon, proprio come il titolo di un bel film di Fantascienza di qualche anno fa). Un'Informazione Fisica (come, ad esempio, un'Onda Elettromagnetica o una Particella) potrà oltrepassare un Orizzonte dell'Evento in una direzione soltanto. Nel caso ideale, e più semplice, di un Buco Nero elettricamente scarico e non rotante (o Buco Nero di Schwarzschild) esiste un solo Orizzonte dell'Evento, il quale è una Sfera centrata sul centro (sorry per il gioco di parole...) dell'Astro e di Raggio pari al Raggio di Schwarzschild, il quale è funzione della Massa stessa del Buco Nero.
Tutte le Informazioni sugli oggetti o segnali che cadono in un Buco Nero vengono perdute, ad eccezione di tre elementi: Massa, Carica e Momento Angolare. Il corrispondente teorema è stato dimostrato (come ovvio mediante simulazioni) dal Dr Wheeler, che è anche colui che ha dato il nome a questi oggetti astronomici.
In realtà, comunque, un Buco Nero non è del tutto nero: esso emette, infatti, delle Particelle, in quantità inversamente proporzionale alla sua Massa, con ciò concretandosi una sorta di "Evaporazione" (di parte) del Buco. Questo Fenomeno, dimostrato per la prima volta dal Fisico Stephen Hawking nel 1974, è noto come Radiazione di Hawking ed è alla base della Termodinamica dei Buchi Neri.
Altri effetti fisici (ma meramente teorici, come ovvio), poi, sono associati all'Orizzonte dell'Evento: il Tempo, ad esempio, per un Osservatore in caduta libera verso il Buco Nero, apparirà più lento all'aumentare del Campo Gravitazionale, fino ad arrestarsi completamente una volta giunto sull'Orizzonte.
Quindi un Astronauta che stesse precipitando verso un Buco Nero, percepirebbe di impiegare un Tempo Infinito e, se potesse sopravvivere all'enorme gradiente del Campo Gravitazionale, non percepirebbe nulla di strano all'avvicinarsi dell'Orizzonte; al contrario un Osservatore esterno vedrebbe i movimenti dell'Astronauta rallentare progressivamente, fino ad arrestarsi del tutto quando costui avrà raggiunto il Raggio di Schwarzschild, ovvero l'Orizzonte dell'Evento, appunto.
Al contrario degli Oggetti dotati di Massa, i Fotoni non sembrano (SEMBRANO!) venir rallentati o accelerati dal Campo Gravitazionale del Buco Nero, ma subiscono un fortissimo spostamento (shift) verso il rosso (se in uscita) o verso il blu (se in entrata). Un fotone che nascesse esattamente sull'Orizzonte dell'Evento e diretto verso l'esterno del Buco Nero, subirebbe un tale spostamento verso il rosso da allungare all'infinito la sua Lunghezza d'Onda (con susseguente passaggio della sua Energia a zero).
A tutt'oggi non è possibile conoscere lo Stato della Materia interna di un Buco Nero: le Leggi stesse che regolano la Fisica all'esterno dell'Orizzonte dell'Evento perdono validità in prossimità del medesimo e, necessariamente, all'interno del Buco Nero.
Alcuni scienziati hanno messo in dubbio l'esistenza dei Buchi Neri - se non altro così come sono attualmente definiti - ed hanno ipotizzato che i Corpi Celesti identificati attualmente come Buchi Neri, ma solo osservati indirettamente, siano in realtà "Stelle Nere", prive di Orizzonte dell'Evento.
Alla base dello scetticismo di questi scienziati vi è il dato per cui costoro hanno notato come la definizione attuale di Buco Nero provochi alcuni Paradossi: uno di questi è quello della cosiddetta "Perdita di Informazioni". Questo Paradosso consiste nel fatto che un Buco Nero, che contiene al suo interno un'enorme quantità di informazioni (attenzione: ivi "Informazione" equivale ad "Oggetto/Evento Fisico"), "evapori", emettendo la Radiazione di Hawking, la quale, tuttavia, non porta con sé alcuna Informazione. Di conseguenza, durante l'"evaporazione" del Buco Nero, le Informazioni contenute in esso svaniscono nel nulla. Ma questa perdita di Informazioni contraddice una proprietà fondamentale della Meccanica Quantistica, ossìa l'Unitarietà, in virtù della quale "Nessuna Informazione può mai essere completamente distrutta".
Queste pcohe notizie (in parte ed in forma leggermente diversa riportate anche su Wikipedia, ma NON dal sottoscritto), costituiscono un estratto (in forma di miniriassunto) di alcuni Elementi di Fisica e Meccanica Celeste e Quantistica che ho dovuto studiare qualche annetto fa.
Al prossimo messaggio, le mie idee al riguardo.
Abbraccio Circolare! - paolo
Nel frattempo ho trovato questo:
Scoperto un buco nero che potrebbe scuotere le fondamenta degli attuali modelli sull'evoluzione delle galassie. La sua massa è di 17 miliardi di soli, oltre il 14 per cento della massa della galassia in cui si trova. Normalmente il rapporto si aggira attorno allo 0,1 per cento. http: // www. media.inaf. it /2012/11/29/ un-buco-nero-fuori-scala/
Ma un BUCO, per quanto grande, come fa ad avere massa? è tutta la roba che "ci passa in mezzo" e che, superato l'orizzonte degli eventi, per noi osservatori è come se si fermasse?
Con magnanimità, please, e nella consapevolezza che il Vostro Amico Paolo sa benissimo di non avere la Verità fra le mani....